学习目标要求

1.观察光的衍射现象，认识衍射条纹的特点。

2.知道产生明显衍射现象的条件。

核心素养和关键能力

1.通过推理得出光是一种横波的物理思维方法。

2.通过观察实验，得到光产生明显衍射现象的条件。

自主探究　光的衍射与衍射光栅

取3块不透光的板，在每块板的中间各开1个圆孔，3块板所开的圆孔大小不一。先用点光源照射圆孔最大的那块板，在屏上会出现一个明亮的圆形光斑如图a；再换上圆孔中等的那块板，在屏上会出现图b图样；最后用圆孔最小(直径约为

1 mm)的那块板，在屏上会出现图c图样。

 (1)图b中的屏上，产生了什么现象？

 (2)比较屏上图b和图c说明了什么？

提示　(1)衍射　(2)孔越小，衍射现象越明显

❶光的衍射

(1)用单色平行光照射狭缝，当缝很窄时，光没有沿直线传播，它绕过了缝的边缘，传播到了相当宽的地方，这就是光的衍射现象。

(2)各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射，致使影的轮廓模糊不清，出现明暗相间的条纹。

(3)发生明显衍射现象的条件：在障碍物的尺寸可以跟光的波长相当，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象十分明显。

❷衍射光栅

(1)构成：由许多等宽的狭缝等距离地排列起来形成的光学元件。

(2)增加狭缝的个数，衍射条纹的宽度变窄，亮度增加。

(3)种类：透射光栅和反射光栅。

三种衍射图样的特点

1．单缝衍射

(1)单色光通过狭缝时，在屏幕上出现明暗相间的条纹，中央条纹最宽最亮，两侧的亮条纹逐渐变暗变窄；白光通过狭缝时，在屏上出现彩色条纹，中央为白色条纹。

(2)波长一定时，单缝窄的中央条纹宽，条纹间距大；单缝不变时，光波波长大的中央条纹宽，条纹间距大。

2．圆孔衍射：光通过小孔(孔很小)时，在光屏上出现明暗相间的圆环。如图所示。

 (1)中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着明暗相间的同心圆环，且越靠外，圆形亮条纹的亮度越弱，宽度越小。

 (2)圆孔越小，中央亮斑的直径越大，同时亮度越弱。

3．圆板衍射(泊松亮斑)

 (1)若在单色光传播途中放一个较小的圆形障碍物，会发现在影的中心有一个亮斑，这就是著名的泊松亮斑。衍射图样如图所示。

(2)中央是亮斑，圆板阴影的边缘是模糊的，在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环。

　光的衍射现象

【例1】关于光的衍射现象，下列说法正确的是(　　)

A．红光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹

B．白光的单缝衍射图样是白黑相间的直条纹

C．光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑，说明发生了干涉

D．光照到较大圆孔上出现大光斑，说明光沿着直线传播，不存在光的衍射

答案　A

解析　红光照到狭缝上产生的衍射图样是红暗相间的直条纹，白光的衍射图样是彩色条纹，A正确，B错误；光照到不透明小圆盘上，在其阴影中心处出现亮点，是衍射现象，C错误；光照到大圆孔上出现大光斑，大光斑的边缘模糊，正是光的衍射造成的，不能认为不存在衍射现象，D错误。

　单缝衍射与双缝干涉的比较

【例2】 (2022·内蒙古北重三中期中)如图，a、b、c、d四个图样是两种单色光用同样的仪器形成的双缝干涉或单缝衍射图样，分析各图样的特点(黑色为亮条纹，a图样的亮条纹间距比b图样大，c图样中央亮纹比d图样宽)可以得出的正确结论是(　　)

A．a、b是光的衍射图样，c、d为光的干涉图样

B．a、b是光的干涉图样，c、d为光的衍射图样

C．形成a图样的光的波长比形成b图样的光的波长短

D．在同种介质中，形成a图样的光的折射率比形成b图样的光的折射率大

答案　B

解析　双缝干涉图样的条纹是等间距的，而衍射条纹间距不相等，则知a、b是光的干涉图样，c、d是光的衍射图样，故A错误，B正确；根据Δx＝λ可知，光的波长越长，双缝干涉相邻条纹间距越大，则知形成a图样的光的波长比形成b图样的光的波长长，故C错误；波长越长，频率越小，折射率越小；形成a图样的光的波长比形成b图样光的波长长，则形成a图样的光的折射率比形成b图样的光的折射率小，故D错误。

【训练1】对于光的衍射现象，下列说法正确的是(　　)

A．只有障碍物或孔的尺寸可以跟光波波长相比，甚至比光波波长还要小的时候，才能产生衍射现象

B．衍射现象是光特有的现象，只有光才会发生衍射

C．光的衍射现象否定了光沿直线传播的结论

D．光的衍射现象说明了光具有波动性

答案　D

解析　光的衍射现象说明了光具有波动性，在障碍物的尺寸可以跟光的波长相比，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象比较明显，在光的波长比障碍物的尺寸小的情况下，光可以看成是沿直线传播的，所以光的衍射现象和光沿直线传播是不矛盾的，它们是光在不同条件下产生的两种现象，衍射现象是波特有的现象，不是光特有的现象，故正确的选项是D。

1．(光的衍射)(2022·山东枣庄检测)下列现象中属于光的衍射现象的是(　　)

A．雨后天空美丽的彩虹

B．阳光下肥皂膜的彩色条纹

C．光通过三棱镜产生的彩色条纹

D．对着日光灯从两铅笔缝中看到的彩色条纹

【答案】　D

【解析】　雨后天空美丽的彩虹，这是太阳光通过悬浮在空气中细小的水珠折射而成的，白光经水珠折射以后，分成各种彩色光，这种现象叫作光的色散现象，A错误；日光照射在肥皂泡上出现彩色条纹属于光的干涉，故B错误；一束白光通过三棱镜形成彩色光带属于光的折射现象，故C错误；通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹，属于单缝衍射，故D正确。